水力建模和模擬研究實現(xiàn)每天每個用戶連接管的總漏損下降 90 升
應(yīng)用新建模技術(shù)改造給水管網(wǎng)
巴西圣保羅大都市區(qū)的迪亞德馬市擁有 40 萬居民。 Sabesp——Companhia de Saneamento Básico do Estado de S?o Paulo 負責(zé)為巴西圣保羅州 366 個城市 2,880 萬人供水，并為 2,320 萬人收集和處理污水。
Sabesp Metropolitana Sul (MS) 的區(qū)域管理部門承接了一個項目，其結(jié)果體現(xiàn)了采用流程集成以及水力建模和高精度儀表等新技術(shù)的重要性。這一造價 51.2 億巴西雷亞爾（約64.6億元人民幣）的項目旨在改善供水管網(wǎng)，以減少供水中斷，提高當(dāng)?shù)乜蛻舻臐M意度。通過管網(wǎng)改造來改善整個區(qū)域的運行壓力，確保為住在巴西迪亞德馬市這個經(jīng)濟繁榮的大都市區(qū)的所有居民持續(xù)供水。
舊系統(tǒng)面臨運行挑戰(zhàn)
在此之前，迪亞德馬市供水系統(tǒng)的主水庫只有一條供水管道。從主水庫分出另一條管道向第二個水庫供水，然后再從第二個水庫分出一條管道連接到第三個水庫。水庫的這種分層配置會導(dǎo)致供水中斷，從而導(dǎo)致給水管網(wǎng)出現(xiàn)問題。此外，當(dāng)管道出現(xiàn)問題導(dǎo)致供水中斷時，恢復(fù)過程極其緩慢，引起用戶的不滿。
2016 年，Sabesp 投資安裝了新的管道連接件，每個水庫都由自己的獨立管道供水。根據(jù)這一新的設(shè)計，連接水庫的舊管道因過時而無法再用。但與此同時，供水系統(tǒng)的配置仍然不可靠。由于用水量大，供給約 49,000 個用戶管線的供水系統(tǒng)使用了一條 500 mm 的環(huán)狀管，管道承受著在高流速下運行的臨界工作負荷。供水漏損導(dǎo)致供水中斷，這主要發(fā)生在該區(qū)域的若干最高點，即供水系統(tǒng)中條件較差的供水點或高海拔地區(qū)。
開發(fā)新解決方案
為了克服這些挑戰(zhàn)，Sabesp 工程師分析了系統(tǒng)布局，試圖解決流量限制問題。工程師們決定再鋪設(shè)一條直徑 800 mm 的輸水環(huán)路，來滿足供水部門的需水量需求，以期解決供水問題。然而，實施這一解決方案存在巨大的挑戰(zhàn)，包括由于項目規(guī)模龐大（包括勞動力和材料）而導(dǎo)致費用高昂。此外，對于工程師來說，很難確定如此寬的管道的最佳路線和位置。
為了解決這一問題，項目組決定在 2017 年初將 400 mm 的給水管網(wǎng)延長 150 米。然后，安裝一個減壓閥，以方便自動對供水壓力進行遠程控制。項目完成后，不僅可對供水進行監(jiān)控，還可以定期進行檢查，確保消除高海拔地區(qū)的間歇性供水問題。最后，將原來的管網(wǎng)納入新的給水管網(wǎng)，以徹底解決斷水問題。
借助OpenFlows WaterGEMS 設(shè)計新的給水管網(wǎng)
Sabesp 借助 OpenFlows WaterGEMS，使用當(dāng)前未投入使用的管道來模擬供水備選方案。通過在水力模型中研究這種備選方案，項目組能夠模擬現(xiàn)場水力條件。最終，該團隊提議從未使用的管道中分出一個支線管道，直接向新的供水管道供水。該提案提供了所需的用水量，與原提案相比，新設(shè)計方案可帶來更大的價值。
為了創(chuàng)建模型，首先使用 OpenFlows WaterGEMS 的 ModelBuilder 功能導(dǎo)入管網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)。然后，使用該軟件的 LoadBuilder 功能計算各節(jié)點的用水量。項目團隊還將用水量、供水量、壓力、流量模式和泵曲線納入到 OpenFlows WaterGEMS 軟件中，進而發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)不一致之處。Sabesp 使用該軟件驗證了一致性并搜索了非標準結(jié)果。
Sabesp MS 主管 Gabriela de Almeida Moura 表示：“在現(xiàn)場淹水條件下，我們研究了如何減小壓力、確定 PRV 影響區(qū)域大小和確定增壓站的安裝。然后，對水力建模的結(jié)果進行了細分，并轉(zhuǎn)發(fā)到各個部門付諸實施?！?/p>
一期工程完成及后續(xù)預(yù)期改進
一期工程建成后，日常供水得到了改善，2016 至 2017 年間，客戶滿意度提高，缺水投訴率減少了 53%。特別是在給水管網(wǎng)的臨界點和低壓點，間歇供水地區(qū)不再存在。
在二期工程中，Sabesp 將修建 8,814 米的管網(wǎng)，以加強和擴建給水管網(wǎng)。該組織將在高海拔服務(wù)區(qū)安裝兩臺微型泵和 11 個自動減壓閥，以加強壓力管理。還將對系統(tǒng)儀表進行改造，并將更換 21,489 臺儀表。預(yù)計每月總節(jié)水量將超過 7 萬立方米。
二期工程完成后，該區(qū)域?qū)⒓毞殖啥鄠€小型的壓力控制區(qū)。在這些區(qū)域，將通過自動減壓閥完善壓力管理，以確保滿足該地區(qū)不同地形的運行壓力要求。整個項目完成后，Sabesp 估計供水漏損率將下降 9%，每個連接管的總供水漏損量將下降 90 升/天。由于減少了漏損，每月將挽回約 365,000 巴西雷亞爾（約46萬元人民幣）的水資源損失。此外，在項目完成并實施 OpenFlows WaterGEMS 計算的水力模型中確定的所有措施 14 個月后，所獲收益預(yù)計將超過投資額。
通過建模優(yōu)化管網(wǎng)，提高客戶滿意度
各供水公司正在設(shè)法提高運營效率、實現(xiàn)持續(xù)供水、降低成本、降低供水漏損率和提高客戶滿意度，以促進水務(wù)企業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。本項目通過流程集成和新技術(shù)的應(yīng)用，降低了漏損率，節(jié)約了水資源，并實現(xiàn)了預(yù)期投資回報。建模和模擬是 Sabesp 供水系統(tǒng)初步設(shè)計的基礎(chǔ)工作。水力建模模擬了對系統(tǒng)有益的簡單解決方案，取代了高昂、復(fù)雜的備選方案。使用 OpenFlows WaterGEMS 確保供水系統(tǒng)至少在十年內(nèi)是安全的。
目前項目處于施工階段，一期工程期間采取的干預(yù)措施已改善迪亞德馬市當(dāng)?shù)鼐用竦墓┧闆r，提高了客戶滿意度，改進了小區(qū)域的計量方法。使用 Bentley 軟件還消除了無法在給水管網(wǎng)內(nèi)進行適當(dāng)?shù)膲毫芾淼年P(guān)鍵因素。一開始，水壓就始終處于最大值，以補償管線的沿程損失。但是在新系統(tǒng)投入使用后，管道中的壓力由自動減壓閥充分控制，現(xiàn)在迪亞德馬市的所有給水管網(wǎng)都由減壓閥來進行壓力管理。
最后，改造后的給水管網(wǎng)顯著改進了供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，整個供水系統(tǒng)的供水能力也得到了很大的提高。因此，供水部門能夠持續(xù)為所有客戶供水。 Sabesp 降低了系統(tǒng)漏損和能耗，保護了水資源，確保在未來提供持續(xù)安全的供水服務(wù)。
聯(lián)系客服
